1995年中国的中-α尺度对流系统

１９９５年６～８月中国及其沿海共发生了１０２个中－α尺度的对流系统（ＭαＣＳ）。它们主要分布在以下３个地区：华南西部,四川盆地附近和黄河及长江中下游地区。文中还给出了６个发生在不同地区的ＭαＣＳ个例,用以展示中国ＭαＣＳ在发生和发展过程及其云顶黑体温度分布上所表现出来的多样性。     

强对流天气预报的一些基本问题

对深厚湿对流(业务中通常称为雷暴)和强对流天气的发展条件和机理(尤其龙卷发展条件和机理)的科学理解是做好对其预报的基础。本文首先分析了对流有效位能和对流抑制能量与抬升气块温湿状态的关系、对流温度的物理意义、对流发展所需的水汽条件;然后提出了我国重大强对流天气的定义,给出了强对流天气时空分布的一些规律、极端强降水与地面露点的关系、雷暴大风产生机制、冰雹融化层高度与湿球温度之间的物理联系、超级单体风暴和龙卷的环境条件、龙卷的形成机理等;最后对涡度和风矢端图及其与龙卷、中气旋发展的关系进行了分析说明。文中列举的对各个概念不尽相同的解释和阈值以及我们的一些认识和理解,可供相关人员学习和比较。     

天气学的发展概要——关于锋面气旋学说的四个阶段

参照流体力学发展的4个阶段,以锋面气旋模型为例将天气学也分为:"古代"、经典、近代和现代4个发展阶段。"古代"天气学的代表是1863年航海家Fitz-Roy绘制的第一个风暴概念模型,它是对实践经验的总结,但不失其科学性;100年前挪威气象学派锋面气旋模型是基于牛顿力学的经典天气学代表,确立了斜压性是天气变化机理的核心,但将锋面视为物质面是其有悖流体连续性原则的重大缺陷;50年前芝加哥学派的锋面气旋三维模型是基于对准地转动力学理论深刻物理洞察力的近代天气学代表;20世纪末暖锋后弯卷入爆发性气旋模型是高科技时代基于大规模数值计算的现代天气学代表。在大数据时代,现代天气学需要学习和继承近代天气学用深刻的物理洞察力来分析天气学问题。     

对流有效位能预报能力的统计分析

利用每天4次的NCEP再分析资料和天津地区地面实测温度和露点资料,计算2001—2010年5—9月经过虚温订正的对流有效位能(CAPE),考察天津一般雷雨及雷雨大风发生前0~6h内的CAPE变化及其与雷雨和雷雨大风发生的关系。对4000多个样本的统计表明:一般雷雨发生前CAPE的平均值达1455.2J·kg-1,比无雷雨的平均值大一倍以上;雷雨大风前CAPE平均值高达2 500 J·kg-1。显著性检验表明,CAPE均值对于区分无雷雨、一般雷雨、雷雨大风的信度达99%。和沙氏指数的比较表明:对流有效位能在判别有无雷雨的能力上与沙氏指数相当,区分普通雷雨和雷雨大风天气的能力上超过沙氏指数。     

OBSERVATION RESEARCH FOR THE MEASURING RAINFALL CAPACITY OF TRMM/TMI-85.5G BASED ON PRECIPITATION DATA DURING THE HEAVY RAIN EXPERIMENT IN SOUTHERN CHINA

The capacity of Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) Satellite for measuring rainfall was examined by using TMI-85.5 GHz microwave image data and precipitation data during a heavy rainfall experiment in southern China. From comparisons with the distribution of rain amount in an hour with BB T of 85.5 GHz microwave, it is clear that the center of heavy rain corresponds with an area of low BB T value. The location and shape of BB T distribution is similar to that of precipitation, and the larger the rainfall rates, the lower the BB T . A statistic analysis shows that the correlation coefficients between BB T and rain rates is negative and significant. Especially, when the rain rate is over 7 mm/h, the correlation degree between BB T and rain rates is more significant. The results shows that TRMM/TMI-85.5 G has great ability to measure convective heavy rain.     

降水量的直接同化对初始场的影响

四维变分法用严格的数学方法、合乎逻辑的物理过程根据观测资料和模式本身来获得一个最优的初始场,是当前最先进的四维资料同化方法之一.作者用四维变分法对自动站降水量作直接同化,对初始场增量进行了分析.结果表明降水量的同化对初始场中热力性质的量影响相对较大,对低层的影响大于高层,大部分增量在925 hPa至850 hPa层间达最大.通过同化,北京地区对流不稳定性明显增加.对风场的增量分析表明,同化增加了一些中尺度信息.对于散度场和水汽通量散度场,同化有使低层辐合加强的趋势.通过同化,在MM5初始场上增加了原先没有     

区域干旱的数值模拟试验

针对土壤干旱,利用大气和土壤耦合模式对干旱过程进行数值模拟研究。在数值模拟方法上,引入美国国家大气研究中心和宾西法尼亚大学联合开发的第四代中尺度区域数预报模式MM4作为与土壤耦合的大气运动模式;将区域中尺度大气运动模式MM4与土壤水传导模式耦合,通过对土壤湿度的连续计算来试验模拟出干旱过程的几个阶段的状态。在大气与土壤耦合的过程中,主要考虑了4个的方面作用:分别是地表水蒸发、蒸腾作用、地表水渗透和地面风场。在进行区域干旱过程模拟试验中,以土壤湿度作为干旱划分指标,针对壤土选取长江中下游地区,1999年8月1日至30日的地面、高空资料进行连续计算。试验分三个阶段:第一阶段为长江中下游地区土壤供水量满足农作物需水量阶段;第二阶段为根系层土壤供水量小于农作物生长需水量阶段;第三阶段为长江中下游地区农作物干旱阶段。在对模拟试验的结果进行了分析后,得到了一些干旱形成过程的初步结论。     

华南前汛期锋面垂直环流及其与中尺度对流系统的相互作用

对1998年华南暴雨试验加密观测期间(IOP)5月23日强降水个例的数值模拟结果分析指出,锋面对于中尺度对流系统而言除了提供对流运动的触发机制外,两者之间还可能存在复杂的相互作用。华南前汛期中伴随对流活动的冷锋具有独特的垂直环流结构。它主要表现为暖湿气流不是沿锋面上滑,而是在冷锋前沿的对流雨团中直接上升到高空,锋面上方上滑的暖空气完全被对流雨团北侧的补偿性下沉气流所代替;而在锋后以及锋前暖区内均有对流活动发生的情况下,低空流入锋区前沿和锋区上方雨团的空气不是来自锋前暖区,而是来自锋后。对对流系统内部雨团进行的三维轨迹追踪也揭示出锋面上空对流雨团内存在一部分来自锋后并穿越锋区的上升气流。这是因为锋面并不是真正意义上的物质面,它只是大气温、湿属性有显著差别的界面,因此存在穿越锋区的运动并不是完全不可能发生的。在华南前汛期中,锋区两侧温度对比比通常意义上的锋面要小,这也是可能发生穿越锋面运动的原因之一,表明中尺度对流系统由于具有与梅雨锋在跨锋方向相类似的尺度而有可能对梅雨锋的流场结构发生影响。